基于STEM教育的生物教學(xué)實踐研究

陳佳敏 張玲玲

摘 要：本文以“探究種子的萌發(fā)條件”為例，在中學(xué)生物課堂滲透基于“STEM教育模式”的生物核心概念教學(xué)。圍繞“種子萌發(fā)的條件”這一生物核心概念，開展以學(xué)生為中心的“種子萌發(fā)條件”的科學(xué)實驗探究活動，充分體現(xiàn)了學(xué)生的核心素養(yǎng)，強調(diào)能力發(fā)展、重視實踐應(yīng)用，是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)融合于課堂內(nèi)外的新型教育嘗試。

關(guān)鍵詞：stem教學(xué)模式;種子萌發(fā)的條件;科學(xué)實驗探究;教學(xué)策略

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的英文首字母縮寫，其核心思想是學(xué)科間的融合，以整合的方式培養(yǎng)學(xué)生掌握知識和技能的能力。本節(jié)課主要圍繞“種子萌發(fā)的條件”這一生物核心概念，開展以學(xué)生為中心的“種子萌發(fā)條件”的科學(xué)實驗探究活動，將科學(xué)的實驗探究方法，植物的種植技術(shù)，數(shù)學(xué)的統(tǒng)計和攝影和多媒體的運用融合在一起，鼓勵學(xué)生“從做中學(xué)”，對于提高學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實踐能力。

1.教材與學(xué)情分析

《探究種子萌發(fā)的條件》是北師大版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《生物學(xué)》上冊第三單元第6章第一節(jié)第2課時的教學(xué)內(nèi)容。《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中的“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”部分對此部分內(nèi)容的要求是“描述種子萌發(fā)的條件”，對此提出的活動建議是“開展種子萌發(fā)條件的探究活動”，從而加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解，提高學(xué)生運動知識解決實際問題的能力。

本節(jié)課堂面向中學(xué)新生，學(xué)生正處于童年和少年兩個階段的過渡期。在這階段，學(xué)生心理的特點正處于半幼稚半成熟的狀態(tài)，思維活動活動既有具體的形象成分，又有抽象的邏輯思維。抽象思維逐步占優(yōu)勢，辯證邏輯思維開始發(fā)展，但仍更傾向于經(jīng)驗型，所以中學(xué)的自認(rèn)科學(xué)，如生物學(xué)科的教學(xué)，往往要從學(xué)生的具體經(jīng)驗出發(fā)，當(dāng)學(xué)生缺乏有關(guān)感性認(rèn)識時，需要通過觀察。實驗或其他教學(xué)手段，向?qū)W生提供具體感知，借助形象思維，使學(xué)生思維不斷向高水平轉(zhuǎn)化。

2.開展基于STEM教育模式的“種子萌發(fā)初體驗”活動

中學(xué)入學(xué)后即在班級展開了“種子萌發(fā)初體驗”的班級活動，將室內(nèi)設(shè)計美學(xué)和盆栽養(yǎng)殖技術(shù)融入活動中，內(nèi)容包括：1.建立班級生物角：需要學(xué)生運用建筑設(shè)計的知識，自主建立班級生物角，力求美觀、實用、采光條件好。2.嘗試種植種子盆栽：學(xué)生從日常生活所食用的果蔬中獲取各種種子---草莓、向日葵、黃瓜、火龍果、百香果等果蔬種子，自主嘗試種子盆栽的種植。

在“種子萌發(fā)初體驗“活動中，有些盆栽中的種子能順利萌發(fā)，有些盆栽的種子則不萌發(fā)，學(xué)生對于種子萌發(fā)所需要的條件有一定的認(rèn)識，但對于種子的萌發(fā)的外部條件中的三個要素并沒有很清晰的認(rèn)識，這為探究“種子萌發(fā)的條件”創(chuàng)設(shè)了真實有趣的教學(xué)情境，意在引導(dǎo)學(xué)生在“種子萌發(fā)初體驗“活動中發(fā)現(xiàn)和提出問題。“提出問題”是科學(xué)探究的前提和基礎(chǔ)，是科學(xué)探究能力的核心技能，對整個探究活動起著重要的引領(lǐng)作用。提出問題是具有創(chuàng)新能力的表現(xiàn)，是衡量一個人創(chuàng)造性能力的重要指標(biāo)。

3.實施基于STEM教育模式的“探究種子萌發(fā)條件”的科學(xué)實驗探究

在“種子萌發(fā)初體驗”活動后，展開探究“種子萌發(fā)條件”科學(xué)探究實驗。生物新課程倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，科學(xué)探究包括“提出問題---作出假設(shè)---制定計劃---實施計劃---得出結(jié)論---交流與表達”。學(xué)生在“種子萌發(fā)初體驗”活動中提出了“種子萌發(fā)需要哪些條件？”的問題，為更好的解決這一問題，開展基于實施基于STEM教育模式的“探究種子萌發(fā)條件”的科學(xué)實驗探究。活動包括;

1.班級內(nèi)部自由分組，每小組確立一個小組長，小組長作為本小組總負(fù)責(zé)人。

2.通過組內(nèi)討論，確立一個探究問題，如“影響種子萌發(fā)的條件可能是陽光”、“探究種子的萌發(fā)是否需要水分？”“探究土壤是否是種子萌發(fā)的必要條件”等，并根據(jù)小組內(nèi)部所確立的問題，設(shè)立和展開對照實驗。

3.各小組選定好組長，并明確各組員的分工，如設(shè)A同學(xué)負(fù)責(zé)照看實驗組和對照組，B同學(xué)負(fù)責(zé)記錄種子萌發(fā)情況、C同學(xué)負(fù)責(zé)每日對種子萌發(fā)情況進行拍照或錄像等。

4.各小組展開為期兩周的科學(xué)實驗探究，在該過程中，教師不對各小組的活動做過多的干涉。

5.各小組將整個實驗期間所拍攝的照片和錄像匯整編輯，將實驗結(jié)果形成匯報課件。

6.課堂展示與評價。本堂課學(xué)生所進行實驗展示和匯報，是基于學(xué)生自己的動手實踐與匯總所得到的實驗成果，對于中學(xué)的學(xué)生來說，是十分可貴的。學(xué)生深入的參與到活動中，從而對種子萌發(fā)所需要的條件更加印象深刻。

在實施基于STEM教育模式的“探究種子萌發(fā)條件”的科學(xué)實驗探究活動中，學(xué)生從已有的經(jīng)驗（“種子萌發(fā)初體驗”和以往的生活經(jīng)驗）出發(fā)，在真實問題情境中，實現(xiàn)從自然觀察、分析→發(fā)現(xiàn)問題→提出問題的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的思維過程，在活動中體驗科學(xué)探究的過程：“提出問題---作出假設(shè)---制定計劃---實施計劃---得出結(jié)論---交流與表達”。

4.基于STEM教育模式的生物教學(xué)實踐研究收獲

在本節(jié)生物教學(xué)中，先通過開展STEM教育的“種子萌發(fā)初體驗”活動引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題，進而實施基于STEM教育的“探究種子萌發(fā)條件”科學(xué)實驗探究，是真正意義上的實現(xiàn)學(xué)生為主體的教學(xué)方式，學(xué)生在自主發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的過程中能更好的幫助學(xué)生理解和掌握書本的內(nèi)容，從而達成教學(xué)目標(biāo)，即通過素質(zhì)教育更好的應(yīng)對應(yīng)試教育。

與傳統(tǒng)教學(xué)相比，基于STEM教育的“種子萌發(fā)初體驗”活動和“探究種子萌發(fā)條件”的科學(xué)實驗探究活動，更能提高學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，更能激發(fā)小組間的合作探究能力，有利于提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力、動手實踐能力和表達交流能力，對學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的形成具有積極的促進作用。

參考文獻

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